相比于結(jié)構(gòu)輕量化，材料輕量化對(duì)機(jī)器人的影響更為直接。機(jī)器人采用輕量化材料有助于減少運(yùn)行能耗、提高操作速度，進(jìn)而提升工作效率。除此之外，更輕的自重對(duì)于機(jī)器人降低運(yùn)動(dòng)慣性、增加動(dòng)作準(zhǔn)確度也有明顯的裨益。鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料都是目前常用的機(jī)器人輕量化材料，雖然三者的輕量化效果都比較明顯，但是在具體的應(yīng)用中，性能表現(xiàn)方面仍然存在一定的差異。

用于機(jī)器人材料的鎂合金：

       鎂是實(shí)用金屬中最輕的，它的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4，對(duì)于含30%玻纖的聚碳酸酯復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，鎂的密度也不超過(guò)其10%。鎂合金是由鎂和其他元素組成的合金。這種合金密度小、強(qiáng)度大、彈性模量大、散熱性和消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能強(qiáng)。日本本田公司第3代的ASIMO外殼采用的就是鎂合金材質(zhì)，這使得機(jī)器人的自重大大降低，步行速度由原來(lái)的1.6km/h提高到2.5km/h，最大奔跑速度達(dá)到了3km/h。但是，鎂合金的強(qiáng)韌性與鋼鐵、鋁合金相比還較低，距機(jī)器人材料性能的要求尚有差距，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵、鋁合金等材料的完全替代。因?yàn)閺?qiáng)度的限制，作為機(jī)器人材料的鎂合金也直接影響其鑄造、焊接等加工性能，也無(wú)法滿足較大載荷搬運(yùn)的應(yīng)用需求，一般被用于醫(yī)療、家政等輕型機(jī)器人部件。

用于機(jī)器人材料的鋁合金：

       除了具有鋁的一般特性外，不同種類和型號(hào)的鋁合金因添加的合金元素的不同而展現(xiàn)出不同的性能特征。鋁合金的密度較小，強(qiáng)度較大，比強(qiáng)度接近高合金鋼，比剛度超過(guò)鋼，鑄造性能和塑性加工性能良好，在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕和可焊性方面也比較理想，可以作為結(jié)構(gòu)材料使用。而且，鋁合金的應(yīng)用成本比較低，所以應(yīng)用非常廣泛。但是其熱穩(wěn)定性不夠理想，在一些極端工作環(huán)境中，容易發(fā)生蠕變，當(dāng)用于機(jī)器人重要操作部件時(shí)，會(huì)影響機(jī)器人的操作精準(zhǔn)度。因此，鋁合金材質(zhì)更適用于模型、教育類機(jī)器人中，不適合用于鑄造、消防等行業(yè)。

用于機(jī)器人的碳纖維復(fù)合材料：

      碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度大、重量輕、蠕變小，比強(qiáng)度是鋼鐵的數(shù)十倍，加工性能好，適用于多種成型方法，常被用于機(jī)器人手臂、關(guān)節(jié)、連桿等部位。例如，無(wú)錫智上新材料為國(guó)家電網(wǎng)配電站巡檢機(jī)器人量身打造的一款碳纖維可伸縮機(jī)器人手臂，極輕的自重能大幅度降低機(jī)械能耗，延長(zhǎng)工作時(shí)間，并使機(jī)器人在移動(dòng)時(shí)更加平穩(wěn)安全。相比于鎂合金、鋁合金材料，碳纖維復(fù)合材料的性能特征更適用于中小型工業(yè)類機(jī)器人，能夠在較高載荷、高磨損、高使用頻率的環(huán)境下服役。雖然其應(yīng)用成本較高，但是其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)在未來(lái)的智能化工業(yè)進(jìn)程中不容忽視。

       總之，機(jī)器人輕量化發(fā)展是趨勢(shì)所在，機(jī)器人涉及的種類也很多，不同工作環(huán)境和不同位置的部件對(duì)材料有著不同的要求，無(wú)錫智上新材建議機(jī)器人選材需要從質(zhì)量、剛度、運(yùn)動(dòng)慣量等多角度綜合考慮。例如，機(jī)械手臂是運(yùn)動(dòng)性部件，需要有良好的受控性，所以機(jī)械臂的材料必須避免笨重。與此同時(shí)，機(jī)械手臂的材質(zhì)需要有足夠的強(qiáng)度和剛度承受載荷，絕對(duì)不能出現(xiàn)應(yīng)變和斷裂，在此情況下，碳纖維復(fù)合材料比鎂合金、鋁合金更加適合。而且，在根據(jù)機(jī)械手臂的工況要求以及綜合成本進(jìn)行取舍選擇時(shí)，需要注意多種材料的一體化應(yīng)用，這樣才能使機(jī)械手臂的輕量化價(jià)值得到有效體現(xiàn)，碳纖維機(jī)器人是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

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